造孔剂羧甲基纤维素对粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能的影响及其覆膜研究

本工作以工业固废粉煤灰为原料、羧甲基纤维素(CMC)为造孔剂制备了无机陶瓷膜支撑体,研究了CMC添加量对支撑体性能的影响;以HNO_(3)为胶溶剂、甲基纤维素(MC)为分散剂,制备Al_(2)O_(3)溶胶,并采用浸渍提拉法对支撑体进行覆膜,分析了膜液稳定性及支撑体覆膜过程稳定性的主要影响因素。结果表明,随CMC由0%增加至7%(质量分数),支撑体孔隙率由32%提高至47%,抗折强度由50.76 MPa降至30.79 MPa,酸碱质量损失率减小,最低分别为0.47%/0.36%。当pH值为2~4,MC添加量为20%,可制得粘度为1.68 MPa·s、稳定且无色透明的Al_(2)O_(3)溶胶;当溶胶粘度控制在1.6~2.2 MPa·s,浸渍时间为30 s,涂膜三次可得分布均匀、连续且高致密性的薄膜。

淀粉造孔剂对氧化铝基陶瓷膜支撑体性能的影响

为了探究淀粉的成孔机理及其添加量对支撑体成品性能的影响,以α-Al_(2)O_(3)为材料,淀粉为造孔剂,采用挤压成型法制备单管式Al_(2)O_(3)陶瓷膜支撑体。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、质量损失法及三点弯曲法等方法分别对晶相组成、表面微观形貌、酸碱腐蚀率及抗折强度等物化性能进行表征。结果表明:淀粉添加量越多,抗折强度越小,纯水通量越大。当淀粉添加量为8%时,支撑体平均孔喉半径为1.552μm、孔隙率为32%、纯水通量为5003(L/m^(2)·h·MPa)、抗折强度为37.88 MPa、酸(碱)质量腐蚀为0.64%(0.41%)。

烧结制度对黄土/粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能的影响

在膜技术研发中,黄土/粉煤灰基陶瓷膜支撑体能够较好满足水处理工艺的低成本材料开发和高附加值应用需求。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG-DTG)等设备和方法,研究烧结温度、保温时间等烧结制度指标对支撑体宏观性能(水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率等)和微观性能(微观断面、物相变化、热效应等)的影响。研究发现:1)烧结过程中,烧结温度的升高对支撑体的水通量呈负向影响,最低达到2166.18 L·(m^(2)·h·MPa);对抗折强度呈正向影响,最高达到50.03 MPa;烧结过程中形成了Mn_(2)AlO_(4)和Al_(2)(SiO_(4))O等微观晶型,能够有效提高支撑体的力学性能。2)当烧结温度为1050℃、保温时间为3 h时,支撑体的宏观形态较为平整,晶粒间形成颈部连结,水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率等均维持在较高水平。